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Allo sfruttamento dell’energia nucleare si arriva nel 1942 con la pila atomica di Enrico Fermi, che dà il via alla fissione nucleare con reazione a catena controllata. L’energia nucleare deriva dai processi di fissione atomica. Gli atomi sono formati da neutroni e protoni nel nucleo e da elettroni situati su orbite esterne. Poiché le particelle del nucleo si attraggono con la cosiddetta interazione nucleare forte, spezzando il nucleo, si può liberare una grande quantità di energia. La fissione atomica fu utilizzata per scopi militari producendo la bomba atomica, ma anche per scopi civili, al fine di produrre energia elettrica mediante reattori nucleari.

Al di là dei rischi connessi a tali impianti, per i potenziali incidenti e guasti di cui possono essere oggetto, il vero problema delle centrali nucleari sono le scorie radioattive difficilmente eliminabili e altamente inquinanti, cosi come le radiazioni.

Si sta studiando il processo di fusione nucleare, che potrebbe sostituire la fissione e fornire “energia pulita”, in quanto non produrrebbe scorie radioattive.

Il vantaggio, oltre al fatto di non produrre scorie radioattive, sarebbe quello di disporre di una quantità illimitata d’idrogeno, ma le difficoltà da superare sono ancora molte: infatti è difficile raggiungere le temperature di decine di milioni di gradi necessarie per iniziare una reazione che si autosostenga.

L’importante conquista di Fermi, però, non era che il risultato di studi precedenti che, alla fine dell’800, avevano portato ad una scoperta importantissima, quella della radioattività.

Ogni atomo è formato da un nucleo, costituito da neutroni e da protoni, attorno al quale girano gli elettroni. La forza che attrae protoni ed elettroni, di natura elettrica, rende l’atomo neutro e compatto.

La compattezza del nucleo è dovuta al fatto che protoni e neutroni sono soggetti ad una forza di grandissima densità, la forza nucleare.

Questa forza, annullando e superando la forza di repulsione dei protoni, tiene saldamente unito e compatto il nucleo di tutti gli atomi che hanno all’incirca lo stesso numero di protoni e di neutroni.

Esistono però alcuni elementi che hanno un numero di elettroni diverso da quello dei protoni. In questi elementi la forza nucleare non riesce a tenere unito e compatto il nucleo, che si disintegra spontaneamente emettendo delle particelle: protoni, neutroni ed elettroni.

Tale fenomeno è detto radioattività e gli elementi che hanno tale proprietà sono detti radioattivi.

In base alle particelle emesse si distinguono tre tipi di radiazioni:   

raggi alfa, raggi beta e raggi gamma.

Con l’emissione di raggi beta ed alfa il nucleo degli elementi radioattivi modifica la propria struttura in quanto cambia il numero atomico. L’elemento stesso si trasforma in un altro elemento, che può essere ancora radioattivo e quindi disintegrarsi a sua volta trasformandosi ancora dando origine ad una serie radioattiva.

La scoperta della radioattività naturale stimolò nei fisici l’idea di poterla riprodurre artificialmente per creare nuovi elementi o per rendere radioattivi elementi che non lo sono.

Il primo tentativo fu fatto nel 1919 dal fisico inglese Rutherford che, bombardando con particelle alfa atomi di azoto, riuscì a trasformarli in atomi di ossigeno.

Si arriva così, nel 1934, ai tentativi di Fermi che condussero alla scoperta della reazione nucleare,che nella sua pila atomica dà origine alla fissione nucleare.

 I pericoli e i problemi che si vengono a creare con la fissione nucleare hanno portato gli scienziati ad individuare un’altra strada, che potrebbe risolvere il fabbisogno energetico mondiale, cioè la reazione di fusione nucleare